JP2012060303A - デジタル放送信号再送信システム - Google Patents

Abstract

【課題】少ない使用帯域で、かつデジタル処理遅延が生じないデジタル放送信号再送信システムを提供すること。
【解決手段】デジタル放送信号再送信システムは、インタリーブ処理を経てデジタル変調された信号であるデジタル放送信号を入力し、伝送路信号に変換して伝送路に送出する送信装置と、前記伝送路を介して入力される前記伝送路信号を前記デジタル放送信号に変換して出力する受信装置とから構成される。送信装置では、デインタリーブ処理することなくバイナリデータを生成して伝送路に出力し、受信装置は、伝送路から入力されるバイナリデータをインタリーブ処理を行うことなく前記デジタル放送信号に変換して、出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信ネットワークを用いて地上デジタル放送等のデジタル放送信号を伝送するデジタル放送信号再送信システムに関する。

地上デジタル放送の本格的な導入に伴い、地上デジタル放送の放送局や中継局が各地に設けられている。しかしながら、地上デジタル放送の視聴が困難なユーザも多い。例えば、デジタル放送信号のサービスエリア外のユーザや、サービスエリア内ではあるもののビルなどの構造物などによって放送電波が届かないユーザなどである。このような難視聴対策のためにデジタル放送信号を再送信する必要性がある。すなわち、放送局からのデジタル放送信号を受信可能な場所でデジタル放送信号を受信し、その受信信号を難視聴エリアに位置する受信装置に再送信する必要性がある。そして、この受信装置から、難視聴な場所にある各家庭のテレビ受信機に対してデジタル放送信号を送信することで、各家庭のテレビ受信機で放送番組を視聴することができる。このようなデジタル放送信号の再送信は、ＣＡＴＶ網へのデジタル放送信号を再送信する場合にも同様に行われる。

放送信号の再送信方法の一例として、アナログ伝送方式を用いる例が特許文献１の従来技術として記載されている。また、特許文献１は、デジタル伝送方式としてＰＣＭ（Pulse Code Modulation）信号を用いて伝送を行う技術を開示している。また、デジタル伝送方式としてＴＳ（transport stream）信号を用いて伝送を行うＴＳ伝送方式を用いる技術が特許文献２に開示されている。

特開２００５−１６７９０６号公報 特開２００７−２１４９４６号公報

しかしながら、アナログ伝送方式を用いる場合には、伝送距離が短いので遠隔の装置に対して伝送することができない。また、光変換を行うレーザはデジタル伝送に比べ高直線性が必要であり高価になるという問題がある。また、デジタル伝送網に流せないという問題もある。

そこで、デジタル伝送方式を採用する場合が考えられる。ここで、デジタル伝送方式としてＰＣＭ伝送方式を採用する場合には、ＰＣＭは使用帯域が大きくなってしまうので、伝送できる容量が限られてしまうという課題がある。また、ＴＳ方式を採用する場合には、ＰＣＭ伝送方式と比較して使用帯域が少なく済む利点があるが、デジタル放送信号をＴＳ信号に変換するまでにデジタル処理遅延が発生してしまうという課題がある。

そこで、本発明は少ない使用帯域で、かつデジタル処理遅延が生じないデジタル放送信号再送信システムを提供することを目的とする。

本発明に係るデジタル放送信号再送信システムは、インタリーブ処理を経てデジタル変調された信号であるデジタル放送信号を入力し、伝送路信号に変換して伝送路に送出する送信装置と、前記伝送路を介して入力される前記伝送路信号を前記デジタル放送信号に変換して出力する受信装置とから構成される。前記送信装置は、前記デジタル放送信号をデジタル直交信号に変換して出力する直交復調部と、前記直交復調部から出力される前記デジタル直交信号からシンボルの振幅および位相を検出するキャリア復調部と、前記キャリア復調部から出力される前記シンボルの振幅および位相を、デインタリーブ処理することなくバイナリデータに変換するデマッピング部と、前記デマッピング部から出力するバイナリデータを前記伝送路における伝送用の伝送路信号に変換する伝送路符号化部とを備える。前記受信装置は、前記伝送路から入力される前記伝送路信号をバイナリデータに変換する伝送路符号復号化部と、前記伝送路符号復号化部から出力される前記バイナリデータを入力し、インタリーブ処理を行うことなく前記デジタル放送信号に変換するデジタル変調部とを備える。

本発明は、デジタル放送信号を入力した後にデジタル処理遅延が生じる処理を行わずに再現した信号を伝送することによって、伝送時の帯域を少なくし、かつデジタル処理遅延がほとんど生じさせずに再送信を行うことが可能となる。

第１の実施形態におけるデジタル放送信号再送信システムを示すブロック図である。 第２の実施形態におけるデジタル放送信号再送信システムを示すブロック図である。 バイナリデータからパケットデータへの変換を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかるデジタル放送信号再送信システム１００を示す図である。デジタル放送信号再送信システム１００は、送信装置１１０と、伝送路１２０を介して送信装置１１０に接続される受信装置１３０とを含む。送信装置１１０は、選局部１１１と、直交復調部１１２と、キャリア復調部１１３と、デマッピング部１１４と、伝送路符号化部１１５と、伝送路インタフェース部１１６とを含む。また、受信装置１３０は、伝送路インタフェース部１３１と、伝送路符号復号化部１３２と、デジタル変調部１３３とを含む。

図１は、主にＣＡＴＶなど、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）ではないデジタル放送信号を伝送する場合の例を示している。以下、各ブロックの処理について説明する。

まず、送信装置１１０の選局部１１１にデジタル放送信号が入力される。このデジタル放送信号は、インタリーブ処理を経てデジタル変調された放送信号であって、複数チャンネルが周波数多重されている。なお、外部の装置であらかじめ１チャンネルが選局された場合も想定される。この場合、次ブロックの選局部１１１は不要でデジタル放送信号が直接直交復調部１１２に入力されることになる。

選局部１１１は、複数チャネルが周波数多重されたデジタル放送信号から１チャネルを選択し直交復調部１１２に出力する。

直交復調部１１２は、１チャンネルの放送信号を直交復調し、デジタル直交信号に変換してキャリア復調部１１３に出力する。例えば、６４ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation）復調された信号が出力される。

キャリア復調部１１３は、デジタル直交信号からシンボルの振幅および位相を検出する。

デマッピング部１１４は、キャリア復調部１１３で検出したシンボルの振幅および位相をバイナリデータに変換する。例えば６４ＱＡＭ復調された１シンボルは、２⁶の値を有しているので、１シンボルを６ビットの情報のバイナリデータに変換する。なお、変換されるバイナリデータはデインタリーブ処理が行われていないデータである。

伝送路符号化部１１５は、変換されたバイナリデータに対して、伝送路を伝送するための例えばフレーム同期信号、伝送路監視信号などのヘッダを付加し伝送路符号を生成する。伝送路符号としては、例えばＩＰ（Internet Protocol）パケットやＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）フレームなどが挙げられる。

伝送路インタフェース部１１６は、例えば伝送路が光ファイバである場合、伝送路符号化部からの信号を光信号に変換するなど、伝送路とのインタフェースを行う。

伝送路１２０は、送信装置１１０の出力を受信装置１３０に伝送するための伝送媒体であり、例えば光ファイバ等の有線の伝送媒体が挙げられる。

ここで、送信装置１１０においては、デジタル処理遅延が大きい処理が含まれていない点に留意されたい。すなわち、通常、デジタル放送信号はバーストエラーに対する誤り訂正効率を上げるためインタリーブ処理を行っている。インタリーブ処理とは、送信側でデジタル信号の送信順番を変更するように信号の並び替えを行う処理である。受信側では、この並び替えられた信号を元の順番に戻すデインタリーブ処理が行われる。インタリーブ処理では信号の順番を入れ替えが行われることに起因して、処理遅延が発生する。通常のデジタル放送信号の受信処理（すなわち、デジタル放送信号からＴＳを再生するための処理）では、例えば図１の例で説明すると、キャリア復調部１１３の後に、デインタリーブ処理が行われ、その後にデマッピング部１１４での処理が行われることになる。

本実施形態のデジタル放送信号においても、インタリーブ処理を経たデジタル放送信号が送信装置１１０に入力される。そして、通常の受信動作と同様の処理（図１で示すような選局処理、直交復調処理、キャリア復調処理、デマッピング処理など）が行われる。しかしながら、通常の受信処理と異なり、本実施形態では大きなデジタル処理遅延が発生するデインタリーブ処理を行わずに（デインタリーブ処理をスルーして）、デマッピングを行って得られたバイナリデータ信号を生成し、このバイナリデータ信号を伝送路符号として伝送路１２０に対して送出する処理が行われる。なお、この生成されるバイナリデータ信号は、デインタリーブ処理が行われていないため、放送を受信するために本来生成されるバイナリデータとは全く異なるデータとなっている点に留意されたい。従って、この生成されるバイナリデータ信号は、別途何かしらの処理によって（具体的には後述する受信装置１３０の処理によって）、再度デジタル放送信号にいわば「戻す」処理が必要になり、その後に、再現されたデジタル放送信号に対して通常のデジタル放送の受信処理（すなわち、デインタリーブ処理を経た受信処理）が行われなければ、デジタル放送の番組を視聴することができない点に留意されたい。すなわち、送信装置１１０で送出された信号（伝送路符号）は、必ず受信装置１３０によってデジタル放送信号に戻す（変換する）ことが必要になる。このような送信装置１１０と受信装置１３０とのセットは、例えばデジタル放送信号を受信可能なエリアに送信装置１１０を配置し、難視聴エリアに受信装置１３０を配置するといったようなデジタル放送信号の再送信を行うシステムの特性に合致した構成といえる。

次に、受信装置１３０の構成について説明する。
伝送路インタフェース部１３１は、例えば伝送路１２０が光ファイバである場合、伝送路から入力する光信号を電気信号に変換するなど、伝送路１２０とのインタフェースを行う。すなわち、伝送路インタフェース部１１６の逆の処理を行うことになる。

伝送路符号復号化部１３２は、伝送路１２０を伝送するための例えばフレーム同期信号、伝送路監視信号などのヘッダが付加された伝送路符号からバイナリデータを生成（復号）する。

デジタル変調部１３３は、生成されたバイナリデータをデジタル放送信号に変換する。具体的には、送信装置１１０の逆のマッピング処理、キャリア変調処理、直交変調処理などが行われる。なお、当然であるが、受信装置１３０においてインタリーブ処理は行われない点に留意されたい。このような処理の結果、例えば６４ＱＡＭ変調されたデジタル放送信号が変換され生成される。そして、生成されたデジタル放送信号が、例えばケーブルを通じてケーブルテレビ網に送信され、最終的な家庭用のテレビ受信器にて受信される。

以上説明したように、送信装置１１０を用いることによって、少ない帯域でかつデジタル処理遅延が小さいデジタル放送信号の再送信を実現することができる。また、光ファイバ等の伝送路を介することによって、遠隔地の受信装置に対してもデジタル放送信号の再送信を行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態にかかる送信装置２１０を含むデジタル放送信号再送信システム２００を示す図である。図１と同種の処理・機能を有する部分については同一の符号を付している。図２は、主に地上波デジタル放送信号のようなＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）のデジタル放送信号伝送への適用例を示す図である。

第１の実施形態で示したブロックとの差異は、ＦＦＴ（First Fourier Transform）部２１７が直交復調部１１２とキャリア復調部１１３との間に含まれていることである。ＦＦＴ部２１３は、デジタル直交復調された信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、サブキャリア毎のデジタル直交信号に変換する。以降の処理については、第１の実施形態で説明したものと同様である。すなわち、第２の実施形態のように、地上波デジタル放送信号の場合であっても、少ない帯域でかつデジタル処理遅延が生じないデジタル放送信号の再送信を実現することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１または第２の実施形態における伝送路符号化部１１５における符号化の例として、パケットを用いる形態を説明する。すなわち、デマッピング部１１４で変換されたバイナリデータをＩＰパケットに収容して伝送する例を説明する。

伝送路符号化部１１５は、バイナリデータをＩＰパケットに収容する。また、伝送路符号復号化部１３２は、ＩＰパケットからバイナリデータを抽出する。

図３を用いてバイナリデータからＩＰパケットで変換する処理について説明する。シンボル周期およびデータ量によっては、１シンボル分のデータを１パケットで送るのが必ずしも効率的とは言えない。そのためｍシンボル（ｍは整数）周期分のバイナリデータをｎ個（ｎは整数）のパケットに分割して収容し、伝送する。これにより、デジタル放送信号の再送信をより効率的に行うことが可能となる。具体的な方法としては、図３に示すように、ｎ個のＩＰパケットのうち先頭パケットのヘッダに先頭識別情報を付加する。先頭識別情報とは、ｍシンボル周期のデータの集まりの先頭部分を示す情報である。地上波デジタル放送信号の場合、1フレームが２０４シンボルで構成されるため、ｍを２０４の約数になるように設定すると信号処理がシンプルになる。受信装置側でシンボルに同期したクロックを再生するため、パケットヘッダまたはペイロードにタイミング情報を挿入する。受信装置側の伝送路符号復号化部１３２では、パケットのヘッダを参照して先頭識別情報を検出し、バイナリデータを再生する。なお、ｎ個のパケットのうちの最後のパケットについては、ペイロード部分が全てバイナリデータを構成しない場合があるが、送信装置１１０と受信装置１３０との間でデータ長についての情報を共有することで、送信装置１１０から送信されるバイナリデータを、受信装置１３０で再現することができる。

（その他）
以上、各種の実施形態について説明してきたが、本発明によれば上述したほかにさらなる方式、例えば、制御情報を送らない方式も可能である。地上デジタルのＯＦＤＭ信号の場合、制御信号としてＳＰ（Scattered Pilot）やＣＰ（Continual Pilot）を送信装置１１０から送出する必要はない。なぜならば、ＳＰ、ＣＰの挿入位置は変調パラメータで決まっているため、ＳＰ、ＣＰが伝送されなくても受信装置１３０で変調パラメータを抽出し、これらの制御信号を生成することが可能であるからである。これにより伝送路１２０に送出する伝送容量を削減可能である。

また、本発明を適用した場合には、ＴＳ方式で必要となるデマッピングより後の処理、すなわち、階層分割処理、ビットデインタリーブ処理、ビタビ復号処理、エネルギー逆拡散処理などの処理が不要であるので、上述したようなデジタル処理遅延を生じさせないことに加えて、低消費電力を実現することができる。

１１０ 送信装置
１２０ 伝送路
１３０ 受信装置

Claims (3)

1. インタリーブ処理を経てデジタル変調された信号であるデジタル放送信号を入力し、伝送路信号に変換して伝送路に送出する送信装置と、前記伝送路を介して入力される前記伝送路信号を前記デジタル放送信号に変換して出力する受信装置とから構成されるデジタル放送信号再送信システムであって、
   前記送信装置は、
   前記デジタル放送信号をデジタル直交信号に変換して出力する直交復調部と、
   前記直交復調部から出力される前記デジタル直交信号からシンボルの振幅および位相を検出するキャリア復調部と、
   前記キャリア復調部から出力される前記シンボルの振幅および位相を、デインタリーブ処理することなくバイナリデータに変換するデマッピング部と、
   前記デマッピング部から出力するバイナリデータを前記伝送路における伝送用の伝送路信号に変換する伝送路符号化部と
   を備え、
   前記受信装置は、
   前記伝送路から入力される前記伝送路信号をバイナリデータに変換する伝送路符号復号化部と、
   前記伝送路符号復号化部から出力される前記バイナリデータを入力し、インタリーブ処理を行うことなく前記デジタル放送信号に変換するデジタル変調部と
   を備える
   ことを特徴とするデジタル放送信号再送信システム。
2. インタリーブ処理を経てデジタル変調された信号である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ : Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式のデジタル放送信号を入力し伝送路信号に変換して伝送路に送出する送信装置と、前記伝送路を介して入力される前記伝送路信号を前記デジタル放送信号に変換して出力する受信装置とから構成されるデジタル放送信号再送信システムであって、
   前記送信装置は、
   前記デジタル放送信号をデジタル直交信号に変換して出力する直交復調部と、
   前記直交復調部から出力する前記デジタル直交信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ : First Fourier Transform）してサブキャリア毎のデジタル直交信号に変換するＦＦＴ部と、
   前記ＦＦＴ部から出力する前記サブキャリア毎のデジタル直交信号からシンボルの振幅および位相を検出するキャリア復調部と、
   前記キャリア復調部から出力する前記シンボルの振幅および位相を、デインタリーブ処理することなくバイナリデータに変換するデマッピング部と、
   前記デマッピング部から出力するバイナリデータを前記伝送路における伝送用の伝送路信号に変換する伝送路符号化部と
   を備え、
   前記受信装置は、
   前記伝送路から入力される前記伝送路信号をバイナリデータに変換する伝送路符号復号化部と、
   前記伝送路符号復号化部から出力する前記バイナリデータを入力し、インタリーブ処理を行うことなくＯＦＤＭ方式のデジタル放送信号に変換するデジタル変調部と
   を備える
   ことを特徴とするデジタル放送信号再送信システム。
3. 前記伝送路符号化部は、前記デマッピング部から出力されるｍ(ｍは整数)シンボル周期分のバイナリデータをｎ(ｎは整数)個のＩＰ(Internet Protocol)パケットに分割して収容し、前記ｎ個のＩＰパケットのうち先頭パケットのヘッダに先頭識別情報を付加し、
   前記伝送路符号復号化部は、前記先頭識別情報に基づいて前記シンボル周期に同期したクロックを再生するクロック再生回路を具備することを特徴とする請求項１または２に記載のデジタル放送信号再送信システム。

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